《概述反復(fù)發(fā)放》PPT課件

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1、控制工程基礎(chǔ)自動(dòng)化學(xué)院第一章概論學(xué)習(xí)要點(diǎn)：介紹控制理論在工程中的應(yīng)用發(fā)展自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念控制理論在機(jī)械制造工業(yè)中的一些具體應(yīng)用本書的主要內(nèi)容第一章概論§1-1控制理論在工程中的應(yīng)用發(fā)展控制理論是在產(chǎn)業(yè)革命的背景下，在生產(chǎn)和軍事需求的刺激下，自動(dòng)控制、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科相互交叉發(fā)展的產(chǎn)物。奠基人是美國(guó)科學(xué)家維納。從本世紀(jì)以來(lái)，特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，自動(dòng)控制和自動(dòng)化科學(xué)得到了迅速的發(fā)展?？刂评碚撛谲娛律系陌l(fā)展刺激了其在民事上的應(yīng)用（如冶金、數(shù)控、電力等）。同時(shí)也滲透到其他領(lǐng)域—生物控制論、經(jīng)濟(jì)控制論和社會(huì)控

2、制論等?？刂普摰闹行乃枷胧峭ㄟ^(guò)信息的傳遞、加工處理并加以反饋來(lái)進(jìn)行控制。工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，改善了勞動(dòng)條件，增加了產(chǎn)量，提高了質(zhì)量。在軍事裝備上，自動(dòng)控制技術(shù)大大地提高了武器的威力和精度。近十幾年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和控制理論的發(fā)展，使得自動(dòng)控制技術(shù)所能完成的任務(wù)更加復(fù)雜、應(yīng)用的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。機(jī)電工業(yè)是我國(guó)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，而傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品正在向機(jī)電一體化（mechatrnics）方向發(fā)展。機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是控制自動(dòng)化。如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)導(dǎo)引車等。自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)（電力、機(jī)械、冶金、

3、化工…）、軍事、科研、企業(yè)管理等幾乎一切領(lǐng)域中必不可少的手段。因此，各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員都必須具備一定的自動(dòng)控制工程知識(shí)。根據(jù)自動(dòng)控制理論的內(nèi)容和發(fā)展的不同階段，控制理論可分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”兩大部分。“經(jīng)典控制理論”的內(nèi)容是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，以頻率法和根軌跡法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法，主要研究單輸入、單輸出這類控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。“現(xiàn)代控制理論”是在“經(jīng)典控制理論”的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來(lái)的。它的主要內(nèi)容是以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入、多輸出、時(shí)變參數(shù)、分布參數(shù)、

4、隨機(jī)參數(shù)、非線性等控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。最優(yōu)控制、最優(yōu)濾波、系統(tǒng)辨識(shí)、自適應(yīng)控制等理論都是這一領(lǐng)域重要的分支，近年來(lái)現(xiàn)代控制理論在大系統(tǒng)理論和人工智能控制等諸多領(lǐng)域有重大發(fā)展。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，控制理論從主要依靠手工計(jì)算的經(jīng)典控制理論發(fā)展到依賴計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代控制理論，發(fā)展了最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、智能控制。同時(shí)還發(fā)展了MATLAB等控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，使控制理論在工程上的應(yīng)用更加方便。§1-2自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念自動(dòng)控制：在沒(méi)有人直接參予的情況下，使生產(chǎn)過(guò)程和被控對(duì)象的某些物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)期規(guī)律變化。如：數(shù)控加工中心

5、、焊接機(jī)器人、溫度控制系統(tǒng)等可以是具體的物理量，如電壓、位移、角度等，也可以是數(shù)字量。一個(gè)共同點(diǎn)：一個(gè)或一些被控物理量按給定量的變化而變化。給定量是恒定的控制系統(tǒng)叫做恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如穩(wěn)壓電源、恒溫系統(tǒng)等；如被調(diào)量隨著給定量的變化而變化，則是調(diào)節(jié)系統(tǒng)或隨動(dòng)系統(tǒng)，如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，位置隨動(dòng)系統(tǒng)等。一般地說(shuō)，如何使被控量按給定量的變化規(guī)律而變化，是控制系統(tǒng)所要解決的基本任務(wù)。幾個(gè)概念：控制量：系統(tǒng)的輸入，是作用在系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)?？刂戚斎耄菏瓜到y(tǒng)具有預(yù)定性能的輸入信號(hào)。擾動(dòng)：干擾或破壞系統(tǒng)預(yù)定性能的輸入信號(hào)被控量：系統(tǒng)的輸出，表征控制

6、對(duì)象或過(guò)程的狀態(tài)和性能學(xué)習(xí)控制理論的目的：系統(tǒng)分析綜合和設(shè)計(jì)系統(tǒng)一、自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理（以恒溫系統(tǒng)為例）有兩種控溫方法：人工控制自動(dòng)控制人工調(diào)節(jié)過(guò)程：1、觀測(cè)溫度（被控量）2、與要求溫度（給定量）比較，得出偏差的大小和方向3、根據(jù)偏差進(jìn)行控制控制過(guò)程：測(cè)量，求偏差，控制以糾正偏差若能找到一個(gè)控制器代替人的職能，就變成了自動(dòng)控制。減速器執(zhí)行電機(jī)比較給定信號(hào)人工控制：自動(dòng)控制：人眼測(cè)量裝置人腦控制器人手執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同特點(diǎn)：檢測(cè)偏差用以糾正偏差。偏差是通過(guò)反饋建立起來(lái)的，該原理稱為反饋控制原理，該系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)。圖中看到：1

7、、反饋控制的基本原理2、各職能環(huán)節(jié)的作用是單向的總之，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的裝置可各不相同，但反饋控制的原理卻是相同的。反饋控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的最基本方法二、開環(huán)控制與閉環(huán)控制1、開環(huán)控制輸入、輸出之間無(wú)反饋回路輸出對(duì)系統(tǒng)的控制作用無(wú)影響如：干擾參考輸入控制器受控對(duì)象開環(huán)控制系統(tǒng)的一般形式控制指令輸出優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、容易維修缺點(diǎn)：精度低，易受環(huán)境變化的干擾2、閉環(huán)控制輸入、輸出之間有反饋回路輸出對(duì)系統(tǒng)的控制作用有影響優(yōu)點(diǎn)：精度高、動(dòng)態(tài)性能好、抗干擾能力強(qiáng)等缺點(diǎn)：由于元件或負(fù)載的慣性，易引起振蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格

8、貴、維修人員要求文化素質(zhì)高。三、反饋控制系統(tǒng)的基本組成減速器執(zhí)行電機(jī)比較給定信號(hào)四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型1、按給定量的變化規(guī)律分：恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)如：穩(wěn)壓電源程序控制系統(tǒng)如：數(shù)控機(jī)床隨動(dòng)系統(tǒng)如：火炮自動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床隨動(dòng)系統(tǒng)2、根據(jù)采用的信號(hào)處理技術(shù)的不同模擬控制系統(tǒng)：采用模擬技術(shù)處理信號(hào)的，稱為